برای تنظیم زاویه برش یکسو ساز ورودی سه فاز کوره القایی، با تغییر ولوم کوره، خروجی مقایسه کننده U3C ، از طریق مقاومت R64 به یک مدار VCO می رود. در ورودی VCO توسط اپ امپ U3D، یک محدود کننده ولتاژ قرار دارد که اجازه نمی دهد ولتاژ ورودی VCO از مقدار 3.3V افت نماید و ولتاژ را در حالتی که اپ امپ به حالت اشباع منفی می رود، در مقدار 3.3V محدود می نماید. زنر WD8 با کد 1N4740 با مقدار 10V که بصورت موازی با خروجی و ورودی اپ امپ فیدبک قرار گرفته است، هم مقدار اشباع مثبت آپ امپ را در مقدار +10V محدود می نماید. فرکانس خروجی VCO در حالت ولتاژ ورودی +10V مقدار 200KHz و در حالت ولتاز ورودی 3.3V مقدار 27KHz می باشد.
خروجی VCO به IC اصلی کنترل متصل می شود. داخل IC یک عدد کانتر 256 تایی وجود دارد که توسط این فرکانس خروجی VCO شمرده می شود و با احتساب زمان شروع و پایان کانتر ، مقدار زمانی تاخیر در زاویه آتش رکتیفایر مشخص می شود. بدین صورت که هرچه فرکانس بالاتر باشد، زمان تاخیر کمتر می شود.
شکل1
حال برای اینکه مشخص کنیم که از این مکانیسم تاخیر ساخته شده به وسیله کانتر و VCO چگونه و با چه زمان بندی برای درایو تریستور های رکتیفایر 6 پالسه استفاده کنیم ، نیاز به 6 عدد سیگنال مرجع از زمان بندی های گذر از صفر ولتاژهای a و b و c ورودی به صورت Vab>0 ، Vab<0 ،Vac>0 ، Vac<0 ، Vbc>0 ، Vbc<0داریم. این سیگنال ها از طریق ولتاژ سه فاز ورودی 380v که از کاتدهای تریستورهای 2، 4، 6 (شکل 2)که قاعدتا به سه فاز ورودی وصل هستند، این سیگنال های 3 فاز توسط مدار زیر ، 22 درجه شیفت فاز(بصورت پیش فاز) نسبت به 3 فاز ورودی پیدا می کنند. با شبیه سازی مدار زیر میتوان اختلاف فاز Vab ورودی و خروجی را بدست آورد.
شکل2
ایجاد سیگنال های گیت رکتیفایر 6 پالسه
بر اساس 6 سیگنال بدست آمده از اپتوکوپلرهای u24, u42,u62, u26, u46, u64 و با توجه به شکل 2 که ولتاژ های Va ، Vb ، Vc را نشان می دهد و شماره گذاری تریستورهای رکتیفایر که به شکل زیر انجام می شود، می توان زمان بندی اعمال گیت ها بر اساس طول زمان شمارش و تاخیر را بدست آورد. سیستم 3 فاز راستگرد a ،b ، c، را که بر اساس شکل به یکسو ساز 6 پالسه متصل است را در نظر میگیریم.
شکل3
مشخص است که تریستور شماره 1 در حالت حداقل تاخیر، زمانی روشن می شود که (با توجه به راستگرد بود شکل موج ها) ولتاژ فاز a از ولتاژ فاز c بالاتر رود(Vac>0) .
حال برای ایجاد مکانیزم تاخیر و مشخص شدن زاویه آتش و با توجه به اینکه ما برای ایجاد این فاصله زمانی، یک فرکانس محدود و یک کانتر در اختیار داریم، یک روش ساده این است که از زمانی قبل از نقطه Vac شروع به شمارش کنیم که در حالت حداکثر فرکانس و حداقل زمان تاخیر، در نقطه Vac>0 ، پالس گیت شماره 1 را اعمال ی کنیم و در حالت حداقل فرکانس Vco و حداکثر زمان تاخیر، اختلاف زاویه 140 درجه با نقطه Vac>0 ایجاد کنیم. نزدیکترین نقطه قبل از Vac>0 ، نقطه Vab>0 می باشد. که در بازه زمانی 60 درجه(3.3ms) زودتر اتفاق افتاده است. پس در برنامه IC اصلی طوری طراحی می کنیم که برای اعمال پالس به گیت شماره 1 در حالت راستگرد از زمان Vab>0 شروع به شمارش کند و با کامل شدن کانتر 256 تایی ، پالس 1 اعمال کند. با یک محاسبه ساده هم متوجه خواهیم شد که در حالت حداکثر فرکانس (206KHz) ، کانتر در زمان از سیگنال اصلی حدودا 38 درجه جلوتر و پیشفاز است و ما هم 60 درجه قبل از نقطه Vac>0 ، شروع به شمارش کرده ایم، پس با زاویه تاخیر 22 درجه در حالت 206KHz (60-38=22) ، پالس تاخیر صفر را دقیقا در نقطه Vac>0 خواهیم داد و در حالت حداقل فرکانس هم داریم:
delay=256/206000= 1.4ms=22º
پس این تاخیر زاویه ای در f=22k خواهد بود. 171-22=149، با کم کردن فرکانس می توان به تاخیر های بیشتر هم دست پیدا کرد. در جدول زیر زمان شروع و چایان تاخیر ها و شمارش ها برای گیت های مختلف، در حالت های چپگرد و راستگرد نوشته شده اند.
زمان های شروع شمارش و نقطه تاخیر صفر در حالت چپگرد و راستگرد برای تریستورهای 1 تا 6 :
گیت راستگرد
نقطه تاخیر صفر
نقطه شروع شمارش
گیت چپگرد
نقطه تاخیر شمارش
نقطه شروع شمارش
1
Vac>0
Vab>0
1
Vab>0
Vac>0
2
Vcb<0
Vac>0
6
Vbc<0
Vab>0
3
Vba>0
Vbc>0
5
Vca>0
Vbc>0
4
Vac<0
Vba>0
4
Vab<0
Vca>0
5
Vcb>0
Vca>0
3
Vbc>0
Vab>0
6
Vba<0
Vcb>0
2
Vca<0
Vbc>0
ملاحظه می شود که در حالت راستگرد، ترتیب آتش تریستورها به صورت 1-2-3-4-5-6-1 است و در حالت چپگرد ، ترتیب آتش تریستورها به صورت 6-5-4-3-2-1 است.
یک نکته مهم این است که برای مرحله راه اندازی رکتیفایر و یا مواقعی که جریان بطور کلی صفر می شود و دوباره جریان دهی به بار آغاز می شود نیاز است که در یکسوساز 6 پالسه ، پالس آتش هر تریستور با پالس آتش تریستور بعدی (از نظر زمانی ) OR شود. دلیل ساده این کار این است که همواره برای عبور جریان از بار، نیاز است که 2 تریستور هزمان آتش شده باشند(در راه اندازی)، تا اینکه مسیری بسته برای عبور جریان به وجود آید. نیاز به این پالس OR شده، پس از ایجاد جریان CCM در بار از بین میرود ولی در عین حال چون از نظر زمانی نسبت به پالس اصلی 60 درجه پسفاز است، مشکلی در حالت دائم کار برای یکسو ساز به وجود نمی آید.
پالس نهایی ساخته شده در IC اصلی با عرض 300usec برای هر تریستور به درایو IC ، ULN2003 اعمال می شود . در نهایت توسط یک عدد ترانس پالس که به روش flyback درایو می شود، پالس ایزوله شده به G-K هر تریستور اعمال می شود.
